CN108937975A - X-射线曝光区域调节方法、存储介质和x-射线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种X‑射线曝光区域调节方法、存储介质和X‑射线系统。根据一实施方式,X‑射线曝光区域调节方法包括:对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取所述待测对象的初始图像;确定所述初始图像中的感兴趣区域;以及基于所述感兴趣区域的信息设置所述X‑射线曝光区域。本发明能够实现根据待检对象自动调节X‑射线系统中曝光区域,不仅便于操作、提高检查效率,而且能够避免患者受到不必要的辐射。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,特别是一种X-射线系统中X-射线曝光区域调节方法、存储介质和X-射线系统。
背景技术
利用X-射线的医疗设备可用于对患者进行X-射线照射从而得到患者的X-射线图像。在利用X-射线成像设备时,需要针对不同的病人情况及拍摄要求调节合适的射线照射范围。通常,医疗设备会基于不同模式预设置照射范围,但是病人个体差异会导致默认的照射范围并不总是合适的。因此,操作人员需要手动调节至合适范围。
如上所述的主要依赖操作人员人工调整曝光区域的方式存在诸多不足之处,不仅加重操作人员的操作负担,并且也会导致整体效率较低。此外,如X-射线曝光区域选择不当时,会造成患者受到不必要的辐射,也会直接影响图像的质量。
中国实用新型专利CN203576524U涉及一种X-射线摄像设备及其辅助定位系统,包括:一个第一显示器、一个第二显示器和一个相机;所述第一显示器用于向一个患者显示标准位置;所述相机用于获取所述患者的位置图像并将获取的位置图像传递给所述第二显示器;所述第二显示器用于显示所述患者的所述位置图像与一个自动曝光控制域和一个束光器的束光器开口域的重叠图。
发明内容
有鉴于此,本发明一方面提出了一种X-射线系统中X-射线曝光区域调节方法,另一方面提出了一种存储介质,再一方面提出了一种X-射线系统。
根据一实施方式,X-射线曝光区域调节方法包括:对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取所述待测对象的初始图像;确定所述初始图像中的感兴趣区域;以及基于所述感兴趣区域的信息设置所述X-射线曝光区域。
其中,X-射线曝光区域调节方法还可以包括:对所述初始图像进行预处理,形成预处理图像;对所述预处理图像进行图像分割,形成多个分割区域;以及在所述多个分割区域中选择感兴趣区域。
其中,所述预处理可以包括二值化处理、等高线处理。
其中,可以通过分水岭算法对所述预处理图像进行图像分割得到距离图,在所述距离图上形成所述多个分割区域。
其中,X-射线曝光区域调节方法还可以包括:根据所述多个分割区域的中心点与X-射线视野中心在所述距离图上的投影点之间的距离选择所述感兴趣区域。
其中,X-射线曝光区域调节方法还可以包括:识别所述预处理图像中所述待测对象的轮廓;针对所述待测对象的轮廓形成外接多边形,获得多边形连通域;以及基于所述多边形连通域确定所述感兴趣区域的信息。
其中,所述感兴趣区域的信息可以包括所述感兴趣区域的尺寸信息;基于所述感兴趣区域的信息设置所述X-射线曝光区域包括:基于所述感兴趣区域的尺寸信息,根据预先配置的冗余信息设置所述X-射线曝光区域。
其中,所述初始图像可以包括热成像图像、光学图像。
根据一实施方式,计算机存储介质中存储有程序指令,所述程序指令能够被运行来实现如上所述的任一种方法。
根据一实施方式,X-射线系统包括:一准直器;一相机,用于对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取所述待测对象的初始图像;一控制部件,所述控制部件与所述准直器和所述相机可通信地连接,用于确定所述初始图像中的感兴趣区域并且基于该信息设置X-射线曝光区域。
其中,所述控制部件还可以被配置来:对所述初始图像进行预处理,形成预处理图像;对所述预处理图像进行图像分割,形成多个分割区域;以及在所述多个分割区域中选择感兴趣区域。
其中,所述预处理可以包括二值化处理、等高线处理。
其中,所述控制部件还可以被配置来:通过分水岭算法对所述预处理图像进行图像分割得到距离图,在所述距离图上形成所述多个分割区域。
其中,所述控制部件还可以被配置来:根据所述多个分割区域的中心点与X-射线视野中心在所述距离图上的投影点之间的距离选择所述感兴趣区域。
其中,所述控制部件还可以被配置来:识别所述预处理图像中所述待测对象的轮廓;针对所述待测对象的轮廓形成外接多边形,获得多边形连通域;以及基于所述多边形连通域确定所述感兴趣区域的信息。
其中,所述控制部件还可以被配置来:基于所述准直器的倾斜或偏转角度,调整所述多边形连通域。
其中,所述感兴趣区域的信息可以包括所述感兴趣区域的尺寸信息。
其中,所述控制部件还可以用于:基于所述感兴趣区域的尺寸信息,根据预先配置的冗余信息设置所述X-射线曝光区域。
其中,所述相机可以为一红外成像相机或一光学成像相机;或者,所述X-射线系统可以包括一红外成像相机和一光学成像相机。
根据一实施方式,X-射线系统包括:一准直器;一相机,用于对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取所述待测对象的初始图像;一控制部件,所述控制部件与所述相机可通信地连接,用于确定所述初始图像中的感兴趣区域;以及一控制台,所述控制台与所述控制部件可通信地连接,用于接收所述控制台反馈的所述感兴趣区域的信息并且基于该信息设置X-射线曝光区域。
本发明能够使用普通2D相机(如可见光相机或热成像相机)实现根据待检对象(如患者身体部位)自动调节X-射线系统中X-射线曝光区域,在保证成像质量的情况下,不仅便于操作、提高检查效率,而且能够避免患者受到不必要的辐射。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的实施例,使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点,附图中:
图1为根据本发明一实施方式的X-射线曝光区域调节方法的示意性流程图。
图2A-图2D为针对初始图像为热成像图像的各步骤所得图像的示图。
图3A-图3E为针对初始图像为光学图像的各步骤所得图像的示图。
图4为根据本发明一实施方式的X-射线系统的示意性结构框图。
图5为根据本发明另一实施方式的X-射线系统的示意性结构框图。
其中,附图标记如下:
100 X-射线曝光区域调节方法
S110-S130 步骤
1、2、10、20 多边形连通域
400、500 X-射线系统
410、510 准直器
420、520 相机
430、530 控制部件
540 控制台
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式,在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中,“示意性”表示“充当实例、例子或说明”,不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。
在本文中,“一”、“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。在本文中,“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分,而非表示它们的重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
本文中出现的“X-射线系统”包括应用于医疗领域的各种X-射线成像设备。“待测对象”意指欲利用X-射线系统进行检测的对象,可以为患者身体的一部分或几部分。在利用相机形成的图像/监控视频中,“待测对象”往往不仅包含欲检测的对象,还包括身体的其他部位。例如,在欲对患者的脚进行检测时,图像/监控视频中可能还包括脚腕和小腿的部分。“待测对象”应被理解为包括通过拍照/监控所获得的各身体部位,如包含脚、脚腕和小腿的部分,而不应被限定为仅包含欲检测的对象(如脚)。实践中,可以由操作人员(如医护人员)利用X-射线系统的人机交互界面(如位于X-射线系统控制台一侧的显示装置、键盘、鼠标等)选定欲进行检测的具体部位,即预先选定或设置欲从相机所成图像中选取的感兴趣区域的内容。
首先参见图1,图1为根据本发明一实施方式的X-射线曝光区域调节方法的示意性流程图。在如图1所示的实施方式中,X-射线曝光区域调节方法100可以包括如下步骤:
步骤S110:实时监控并获取待测对象的初始图像;
步骤S120:确定初始图像中的感兴趣区域;以及
步骤S130:基于感兴趣区域的信息设置X-射线曝光区域。
具体地,对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取待测对象的初始图像(步骤S110)。以待测对象为患者的手为例进行举例说明,当患者进入检查室后,在其将手放置于检测平台(如X-射线系统的探测器表面)上的过程中,会实时监控患者的手从幅度相对较大的运动变为幅度相对较小的运动并达到静止的变化过程。当通过监控发现手的运动变缓,状态达到预设条件时,即以拍照的方式采集其图像。其中,预设条件可以为针对待测对象位置变化的时间频率或位置移动幅度的设定阈值,从而判断待测对象的运动是否变缓或停止运动(静止)。实践中,本领域的技术人员可以根据实际应用需要设置不同的预设条件及其对应的阈值范围,本发明在此方面不受限制。
确定初始图像中的感兴趣区域(步骤S120),例如,在图像中找到待测对象(如患者的手)所在的区域。接下来,基于感兴趣区域的信息设置X-射线曝光区域(步骤S130)。从而,使得X-射线系统的X-射线曝光区域能够与待测对象适配。
其中,初始图像可以为热成像图像或光学图像等。下面结合图2A-图2D以及图3A-图3E,分别对示意性X-射线曝光区域调节方法进行详细说明。图2A-图2D为针对初始图像为热成像图像的各步骤所得图像的示图,图3A-图3E为针对初始图像为光学图像的各步骤所得图像的示图。
在实施方式中,X-射线系统中X-射线曝光区域调节方法还可以包括如下步骤:对初始图像进行预处理,形成预处理图像;对预处理图像进行图像分割,形成多个分割区域;以及在多个分割区域中选择感兴趣区域。
具体地,预处理可以包括二值化处理、等高线处理等,以便于确定待测对象的轮廓。在其他变化实施方式中,本领域的技术人员容易想到对初始图像进行其他的预处理,而不以上述例举说明的内容为限。
如图2A所示为初始图像(热成像图像),图2B所示为对初始图像进行二值化处理后得到的预处理图像,图2C为对预处理图像进行图像分割的图示,图2D为在图像中形成多边形连通域的图示。如图2C和图2D所示,对预处理图像进行图像分割,形成多个分割区域并在多个分割区域中选择感兴趣区域。图示以两个分割区域进行示意性说明,实践中根据不同的待测对象以及所获取的初始图像,可以将初始图像分割为更多个分割区域。
在如图2A-图2D所示的实施方式中,待测对象为患者的手,而初始图像既包括患者的手也包括患者的手臂。根据经验,手和手臂之间最细的位置一般为腕部,可以借此确定手和手臂的分界线。在图像中将手所在区域作为感兴趣区域,并依此调整X-射线系统中X-射线曝光区域。可选地,可以通过分水岭算法对预处理图像进行图像分割得到距离图,在距离图上形成多个分割区域并且从多个分割区域中选择感兴趣的分割区域(即感兴趣区域)。其中,可以根据多个分割区域的中心点与X-射线视野中心在距离图上的投影点之间的距离选择感兴趣区域。例如,可以将中心点更靠近投影点的分割区域选为感性趣区域。实践中,X-射线视野中心在距离图上的投影点可以与整体图像的中心点重合,也可能因为偏移等原因而不重合。
在实施方式中,X-射线系统中X-射线曝光区域调节方法还可以包括如下步骤:识别预处理图像中待测对象的轮廓;针对待测对象的轮廓形成外接多边形,获得多边形连通域;以及基于所述多边形连通域确定感兴趣区域的信息。
结合图2D对上述过程进行描述,识别预处理图像中手和手臂的轮廓,基于手和手臂的轮廓分别形成外接多边形,获得多边形连通域,并且基于包含手的多边形连通域确定感兴趣区域的信息。为清楚起见,在如图2A所示的初始图像上示出多边形连通域,形成图2D。如图2D所示,多边形连通域10和多边形连通域20分别为针对手臂和手的连通域,可以在多个多边形连通域中选择感兴趣的多边形连通域并确定感兴趣区域的信息。实践中,可以根据操作人员预先选定的欲检测的具体部位从多边形连通域中自动选择感兴趣的多边形连通域作为感兴趣区域,也可以由操作人员在人机界面上配合选择感兴趣的多边形连通域。在初始图像同时包括多个身体部位,而其中不止一处为待测对象时,可以将多个连通域确定为感兴趣区域。
在变化实施方式中,也可以只基于手的轮廓形成外接多边形,获得多边形连通域,并将该多边形连通域作为感兴趣区域,确定其信息。换言之,在这种情形下,图2D中只有一个多边形连通域20。
在上述各种实施方式中,感兴趣区域的信息可以包括感兴趣区域的尺寸信息,从而可以根据感兴趣区域与X-射线曝光区域的尺寸比例、预先配置的冗余信息,基于感兴趣区域的信息设置X-射线曝光区域。例如,实践中,X-射线曝光区域会被设置为比感兴趣区域略大。
图3A-图3E为针对初始图像为光学图像的各步骤所得图像的示图,其中图3A所示为初始图像(光学图像),图3B所示为对初始图像进行二值化处理后得到的预处理图像。图3D为对预处理图像进行图像分割的图示,图3E为在图像中形成多边形连通域的图示。
针对光学图像的处理过程与此前所描述的针对热成像图像的处理过程类似。在变化实施方式中,可以在获得进行了二值化处理的预处理图像后,对图像进行进一步处理。如图3C所示,可以对预处理图像进行“漏洞填补”处理,这一过程在前述针对热成像图像的处理过程中可以采用,而不以用于光学图像的情形为限。关于“漏洞填补”处理为图像处理的常规处理手段,不属于本发明的重点改进所在,故在此不进行赘述。
在其他实施方式中,X-射线曝光区域调节方法还可以包括其他步骤,如优化或降噪/去除干扰信息等其他预处理步骤,以优化图像质量,本发明在此方面不受限制。
下面结合附图介绍本发明提供的X-射线系统。
参见图4,图4为根据本发明一实施方式的X-射线系统的示意性结构框图。在如图4所示的实施方式中,X-射线系统400包括准直器410、相机420以及控制部件430。其中,相机420用于对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取待测对象的初始图像。控制部件430与准直器410和相机420可通信地连接,用于确定初始图像中的感兴趣区域并且基于该信息设置X-射线曝光区域。
在实施方式中,相机420可以为一红外成像相机或一光学成像相机;或者,X-射线系统400可以包括一红外成像相机和一光学成像相机。相机420可以被设置于准直器410的侧面或准直器410与X-射线系统的探测器相对的一面,本领域的技术人员可以根据实际需要将一个或更多个相机420设置在适当的位置。换言之,本发明在所设置和利用的相机的数量、类型、设置位置等方面不受限制。
在本发明所提供的各种X-射线系统中,控制部件430可以即为X-射线系统的用于整体功能控制的控制台。根据实际情况,也可以设置其他控制装置来实现控制部件430的功能。该控制装置既可以设置在控制台内,也可以被配置为独立于控制台,本发明在此方面不受限制。参见图5,图5给出了单独设置控制装置的X-射线系统的示意性结构框图。X-射线系统500包括准直器510、相机520、控制部件530以及控制台540。其中,相机520用于对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取待测对象的初始图像。控制部件530与相机520可通信地连接,用于确定初始图像中的感兴趣区域。控制台540与控制部件530可通信地连接,用于接收控制台540反馈的感兴趣区域的信息并且基于该信息设置X-射线曝光区域。
在实施方式中,控制部件430或530还可以被配置来:对初始图像进行预处理,形成预处理图像;对预处理图像进行图像分割,形成多个分割区域;以及在多个分割区域中选择感兴趣区域。实践中,预处理可以包括二值化处理、等高线等处理,以便于确定待测对象的轮廓。
在实施方式中,控制部件430或530还可以被配置来:通过分水岭算法对预处理图像进行图像分割得到距离图,在距离图上形成多个分割区域并且从所述多个分割区域中选择感兴趣的分割区域。进一步地,控制部件430或530还可以被配置来:根据多个分割区域的中心点与X-射线视野中心在距离图上的投影点之间的距离选择感兴趣区域。例如,可以将中心点更靠近投影点的分割区域选为感性趣区域。实践中,X-射线视野中心在距离图上的投影点可以与整体图像的中心点重合,也可能因为偏移等原因而不重合。
在实施方式中,控制部件430或530还可以被配置来:识别预处理图像中待测对象的轮廓;针对待测对象的轮廓形成外接多边形,获得多边形连通域;以及基于所述多边形连通域确定所述感兴趣区域的信息。
在实施方式中,控制部件430或530还可以被配置来:基于准直器410或510的角度,调整多边形连通域。换言之,在准直器410或510相对于X-射线系统的探测器略有倾斜或偏转的情况下,可以基于准直器410或510的倾斜或偏转角度使图像上的多边形连通域也进行相应的倾斜或偏转。如此一来,在图2D或图3E所示的实例中,矩形连通域可以在图像上呈现出倾斜或偏转。
在实施方式中,感兴趣区域的信息可以包括感兴趣区域的尺寸信息,控制部件430或530还可以用于:基于感兴趣区域的尺寸信息,根据预先配置的冗余信息设置X-射线曝光区域。
本发明还提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质中存储有程序指令,所述程序指令能够被运行来实现如上所述的任一种方法。具体地,可以提供配有存储介质的系统或者装置,在该存储介质上存储着实现上述实施方式中任一实施方式的功能的软件程序代码,且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下,从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施方式中任何一项实施方式的功能,因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选地,可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外,应该清楚的是,不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码,而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作,从而实现上述实施方式中任意一项实施方式的功能。
此外,可以理解的是,将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中,随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作,从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。
综上所述,本发明提供一种X-射线曝光区域调节方法、存储介质和X-射线成像系统。根据一实施方式,X-射线曝光区域调节方法包括:对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取所述待测对象的初始图像;确定所述初始图像中的感兴趣区域;以及基于所述感兴趣区域的信息设置所述X-射线曝光区域。本发明能够使用普通2D相机(如可见光相机或热成像相机)实现根据待检对象(如患者身体部位)自动调节X-射线系统中曝光区域,在保证成像质量的情况下,不仅便于操作、提高检查效率,而且能够避免患者受到不必要的辐射。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种X-射线曝光区域调节方法,所述方法包括:
对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取所述待测对象的初始图像;
确定所述初始图像中的感兴趣区域;以及
基于所述感兴趣区域的信息设置所述X-射线曝光区域。
2.如权利要求1所述的X-射线曝光区域调节方法,还包括:
对所述初始图像进行预处理,形成预处理图像;
对所述预处理图像进行图像分割,形成多个分割区域;以及
在所述多个分割区域中选择感兴趣区域。
3.如权利要求2所述的X-射线曝光区域调节方法,其中,所述预处理包括二值化处理、等高线处理。
4.如权利要求2所述的X-射线曝光区域调节方法,其中,通过分水岭算法对所述预处理图像进行图像分割得到距离图,在所述距离图上形成所述多个分割区域。
5.如权利要求4所述的X-射线曝光区域调节方法,还包括:
根据所述多个分割区域的中心点与X-射线视野中心在所述距离图上的投影点之间的距离选择所述感兴趣区域。
6.如权利要求4所述的X-射线曝光区域调节方法,还包括:
识别所述预处理图像中所述待测对象的轮廓;
针对所述待测对象的轮廓形成外接多边形,获得多边形连通域;以及
基于所述多边形连通域确定所述感兴趣区域的信息。
7.如权利要求1-6中任一项所述的X-射线曝光区域调节方法,其中,所述感兴趣区域的信息包括所述感兴趣区域的尺寸信息;
基于所述感兴趣区域的信息设置所述X-射线曝光区域包括:基于所述感兴趣区域的尺寸信息,根据预先配置的冗余信息设置所述X-射线曝光区域。
8.如权利要求1-6中任一项所述的X-射线曝光区域调节方法,其中,所述初始图像包括热成像图像、光学图像。
9.一种计算机存储介质,所述计算机存储介质中存储有程序指令,所述程序指令能够被运行来实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
10.一种X-射线系统,包括:
一准直器;
一相机,用于对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取所述待测对象的初始图像;
一控制部件,所述控制部件与所述准直器和所述相机可通信地连接,用于确定所述初始图像中的感兴趣区域并且基于该信息设置X-射线曝光区域。
11.如权利要求10所述的X-射线系统,其中,所述控制部件还被配置来:
对所述初始图像进行预处理,形成预处理图像;
对所述预处理图像进行图像分割,形成多个分割区域;以及
在所述多个分割区域中选择感兴趣区域。
12.如权利要求11所述的X-射线系统,其中,所述预处理包括二值化处理、等高线处理。
13.如权利要求11所述的X-射线系统,其中,所述控制部件还被配置来:
通过分水岭算法对所述预处理图像进行图像分割得到距离图,在所述距离图上形成所述多个分割区域。
14.如权利要求13所述的X-射线系统,其中,所述控制部件还被配置来:
根据所述多个分割区域的中心点与X-射线视野中心在所述距离图上的投影点之间的距离选择所述感兴趣区域。
15.如权利要求13所述的X-射线系统,其中,所述控制部件还被配置来:
识别所述预处理图像中所述待测对象的轮廓;
针对所述待测对象的轮廓形成外接多边形,获得多边形连通域;以及
基于所述多边形连通域确定所述感兴趣区域的信息。
16.如权利要求15所述的X-射线系统,其中,所述控制部件还被配置来:
基于所述准直器的倾斜或偏转角度,调整所述多边形连通域。
17.如权利要求10-16中的任一项所述的X-射线系统,其中,所述感兴趣区域的信息包括所述感兴趣区域的尺寸信息。
18.如权利要求17所述的X-射线系统,其中,所述控制部件还用于:
基于所述感兴趣区域的尺寸信息,根据预先配置的冗余信息设置所述X-射线曝光区域。
19.如权利要求10-16中任一项所述的X-射线系统,其中,所述相机为一红外成像相机或一光学成像相机;或者,所述X-射线系统包括一红外成像相机和一光学成像相机。
20.一种X-射线系统,包括:
一准直器;
一相机,用于对待测对象的状态进行实时监控,并在待测对象的状态满足预设条件时获取所述待测对象的初始图像;
一控制部件,所述控制部件与所述相机可通信地连接,用于确定所述初始图像中的感兴趣区域;以及
一控制台,所述控制台与所述控制部件可通信地连接,用于接收所述控制台反馈的所述感兴趣区域的信息并且基于该信息设置X-射线曝光区域。
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